سورفکتانت ها: الکل سولفات ها

نامگذاری

مخففها: AS، الکل سولفات (استفاده شده در این کتاب)؛ ALS، آمونیوم لوریل سولفات؛ FAS، فتی الکل سولفات؛ LAS، گاهی استفاده می شود ولی بیشتر برای آلکیل بنزن سولفونات ها یا سولفونات های آلکانهای خطی (پارافین سولفوناتها) استفاده می شود. به همین دلیل ممکن است موجب سردرگمی شود.
نامگذاری عمومی: الکل سولفات ها
مثال: سدیم لوریل سولفات ها C12H25SO4Na

تعریف

الکل سولفات ها تنها از الکل های نوع اول خطی که از ترکیبات طبیعی یا به وسیله روش های سنتزی بدست آمده اند، تهیه می شوند. الکل سولفات ها در فرم اسیدی پایدار نبوده، لذا تنها نمک های آن ها به صورت تجاری موجود هستند که متداول ترین نوع، نمک سدیمی آن است. نمک های آمینی بر پایه منو، دی یا تری اتانول آمین و آمونیاک نیز به وسیله بیشتر تولیدکننده ها به بازار عرضه می شود؛ که عموماً اکتیو آن ها بین 30 تا 40 درصد است. محلول های 60-70 درصدی نیز قابل تولید بوده و گاهی توسط تولیدکنندگان تهیه می شوند. الکل سولفات ها امروزه به وسیله عمل سولفاسیون الکل ها با تری اکسید گوگرد تولید می شوند.

خواص عمومی

1- حلالیت: نمک های سدیمی متداول C12-C14 (دودسیل) الکل سولفات، در غلظت بیش از %30 ایجاد ژل می کنند. در زیر %30 در دمای نرمال به صورت مایع هستند ولی با افت دما به زیر 25oC به صورت خمیر نرمی در می آیند (نقطه Kraft، فصل 1). نمک های آمینی (DEA, MEA یا TEA) حلالیت بهتری دارند. DEA حلالیت کمتری نسبت به TEA دارد ولی محلولی با ویسکوزیته کمتر تولید می کند. نمک های آمینی در حین انبارش تیره می شوند بخصوص اگر در معرض نور قرار گرفته باشند. نقطه Kraft به توزیع زنجیره های کربنی در الکل مادر بستگی دارد. یک توزیع وسیع زنجیره کربنی موجب ایجاد نقطه Kraft پایین تری (حدود 10oC) شده و باعث روانی محصول در دمای اتاق می شود. محلول های فتی الکل های سولفاته نقاط ابری شدنی زیر دمای اتاق دارند که این حالت بسته به تولیدکنندگان متفاوت است. دلیل اصلی این تفاوت و مغایرت ها مقدار الکترولیت و الکل آزاد باقیمانده محصول می باشد.

2- پایداری شیمیایی: نمک هر دو نوع الکل های نوع اول و دوم سولفاته شده تحت شرایط اسیدی ناپایدار است.

3- ویسکوزیته محلول آبکی: ویسکوزیته محلول در حدود غلظت های %30-40 به سرعت افزایش یافته و به صورت ژله ایی در می آید. ولی در حدود غلظت های %60-70 به یک مایع نسبتاً روان تبدیل شده که مجدداً با افزایش غلظت، ژله ایی می شود. مقادیر حداقل غلظت های مورد نیاز جهت تغییر فرم محلول، متناسب با نوع الکل سولفاته شده مصرفی تغییر می کند، همچنین برخی از ناخالصی ها مانند الکل سولفاته نشده نیز در این مورد مؤثر خواهند بود. این مقدار حداقل، به وسیله دما نیز تحت تأثیر قرار می گیرد. ویسکوزیته محلول های آبکی را با افزودن الکل های زنجیره کوتاه و گلیکول ها می توان کاهش داد در حالی که آلکانول آمیدها (و نمک) به راحتی ویسکوزیته را افزایش می دهند. ویسکوزیته در اثر افزایش الکترولیت افزایش می یابد. مشتق نمک MEA نسبت به TEA به افزایش نمک های معدنی حساستر است (خصوصاً یون کلر). اثر نمک بر روی ویسکوزیته به غلظت الکل های چرب واکنش نداده هم بستگی دارد. برای افزایش گرانروی نمک TEA از آلکانول آمیدها یا کوکوآمیدو پروپیل بتائین استفاده می شود.

4- سازگاری با یون های آبکی: انواع دارای زنجیره های کوتاه (C10) در آب سخت پایدارند ولی با افزایش طول زنجیره هیدروکربنی حساسیت به سختی آب نیز افزایش می یابد. نمک های منیزیمی بیش از نمک های سدیمی موجب پایداری در آب های سخت شده و دارای تحمل زیادتری در شرایط قلیایی هستند.

5- خواص فعالیت سطحی:
CMC سدیم دودسیل سولفات با جرم مولکولی 288/3 gr/mol برابر 8×〖10〗^(-3) M (0/24 درصد)؛ CMC سدیم اکتا دسیل سولفات با وزن مولکولی 372/5 gr/mol برابر 2×〖10〗^(-4) M (0/007 درصد) است.

6- خواص کاربردی:
الف- کف کنندگی: میزان کف و پایداری آن در آب های سخت بیش از اب های نرم است؛ بهترین میزان کف با مخلوط C12-C14 (خصوصاً اگر مقداری الکل آزاد در آن باقیمانده باشد) از نظر کمی و کیفی در آب های سخت ایجاد می شود (حباب های ریز و کف کرم مانند تولید می کند)، C8-C10 کاهش دهنده کف است؛ C10 کف لحظه ایی را افزایش می دهد؛ C14 کفی با پایداری و حجم کمتری نسبت به مخلوط C12-C14 ایجاد می کند؛ C16-C18 کف کمی دارد.
ب- خواص مرطوب کنندگی: عوامل مرطوب کننده خوبی هستند ولی عمل سولفاسیون در طول زنجیره مولکول (الکل نوع دوم) ایجاد یک زنجیره با یک شاخه کوچک کرده که دارای خصلت مرطوب کنندگی با کاهش طول زنجیره آبگریز افزایش می یابد. امولسیفایر بسیار خوب (خصوصاً برای سبوم)؛ شویندگی عالی.

7- عیوب: پایداری ضعیف هیدرولیتیکی

کاربردها

1- زداینده های خانگی: سولفات الکل حاصل از پیه می تواند در زداینده های قوی جایگزین LABS شود که با این کار محصولات دارای کف کمتر ولی اندکی شویندگی بیشتر خواهند شد. ترکیب پیه به صورت زیر است:
2- شامپوها و مواد آرایشی: دی اتانول آمین لوریل سولفات اغلب جهت بهبود قدرت پاک کنندگی به همراه لورآمینو پروپیونات ها (آمفوتر) استفاده می شود. در گذشته سدیم لوریل سولفات شوینده اصلی شامپو بود ولی حلالیت کمی داشته (به علت وجود ترکیبات معدنی حاصل از پروسه کلروسولفونیک اسید) و جهت ایجاد محلولی شفاف، به آلکانول آمیدها (کوکو منو اتانول آمید با درصد 10-15) یا گلیکول ها نیاز بوده است. اما این ترکیب برای کرم ها و خمیرها بسیار مناسب است.
روش های جدید تولید (با SO3) الکل سولفات هایی با محتوای مواد معدنی کم، الکل کم و در نتیجه با نقطه ابری شدن چایین را امکان پذیر کرده است. برای خمیرها و کرم ها ممکن است افزودن الکل یا نمک جهت ایجاد ناپایداری لازم باشد. گاهی از الکل های C14-C18 برای افزایش ویسکوزیته یا کدورت استفاده می شود. نمک تری اتانول آمین به علت حلالیت بهترف محصولات شفافی ایجاد می کند.
افزودن سارکوزینات با TEA سولفات جهت افزایش میزان کف، توصیه می شود. این در حالی است که TEA سولفات جای خود را به نمک آمونیوم (که ارزان تر بوده و مشکل ایجاد نیتروزو را ندارد)، انواع آمفوتری و منواستر سولفوسوکسینات ها داده است. در حال حاضر آمونیوم لوریل سولفات در بیشتر شامچوها و بیش از دیگر شوینده های آنیونی استفاه می شود. ادعا می شود نمک آمونیوم تحریک کنندگی کمتری نسبت به نمک سدیمی دارد. بهینه ترین مقدار الکل مخلوط شده در شامپو C12 %70-75؛ C14%25-30 است.
3- منسوجات: شویندگی در دمای چایین برای الیاف های ظریف و حساس؛ کند کننده رنگرزی در صورتی که گروه های آمین در الیاف وجود داشته باشند؛ دیسپرس کننده رنگ در محیط های آبکی. مشخصات مواد فعال: عموماً %30-40 برای محلول های آبکی متوسط جرم مولکولی: 290-310 برای نمک سدیمی الکل C12-C14 توزیع زنجیره کربنی: DEA,MEA آزاد کمتر از %3 ترکیبات سولفاته نشده: حداکثر تا %5 ولی بیشتر محصولات کمتر از %1 حاوی آن ها هستند. سدیم سولفات: تا 2 درصد. سدیم کلراید: باید کمتر از 0/1 درصد باشد. نقطه ابری شدن (نقطه Kraft): 10-25℃ ویسکوزیته: می تواند در رنج وسیعی تغییر کند.

1- زنجیره کوتاه = Short-Chain

2- انبارش = Storage

3- امولسیفایر = Emulsifier

4- سولفوسوکسینات = Sulfosuccinate

5- الکل سولفات ها = Alcohol Sulfates

6- سولفاسیون = Sulfation

7- کدورت = Dullness

8- الکترولیت = Electrolite

9- آمونیاک = Ammonia

10- سختی آب = Hardness Of Water

11- آب سخت = Hard Water

12- تری اتانول آمین = Triethanolamine

13- بتائین = Betaine

14- آمفوتری = Amphoteric

15- شویندگی = Detergency

16- ناخالصی = Impurity

17- سدیم لوریل سولفات = Sodium Lauryl Sulfate

18- مواد آرایشی = Cosmetic Materials

19- کف کنندگی = Foaming

20- آمونیوم = Ammonium